第7課 簡單機械與功實驗專題（原卷版）

第7課簡單機械與功實驗專題學習目標學習目標探究杠桿平衡條件實驗探究滑輪組機械效率實驗探究斜面機械效率實驗002預(yù)習導(dǎo)學杠桿的平衡條件杠桿的平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下時，我們就說杠桿平衡了。杠桿的平衡條件：×動力臂=阻力×，或F1l1=F2l2?；喗M計算注意點如果不忽略動滑輪的重量則：。動力移動的距離S和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的倍，即S=nh。繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。斜面特點斜面是一種可以省力的簡單機械，但卻費。當斜面高度h一定時，斜面L越長，越(即F越小)；當斜面長L相同時，斜面高h越小，越省力(即F越小)；當斜面L越長，斜面高h越小時，越省力(即F越小)。機械效率機械效率：有用功跟總功的。機械效率計算公式：。

滑輪組的機械效率(不計滑輪重以及摩擦時)滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)。

滑輪組(水平方向拉動物體)：(f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)。

斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)。003探究提升知識點一：杠桿平衡條件實驗杠桿的平衡條件杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動。杠桿的平衡條件(或杠桿原理)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，寫成公式F1l1=F2l2杠桿平衡條件的探究讓支點處于杠桿中央的目的：減小杠桿自重對實驗造成的影響。杠桿平衡螺母的調(diào)節(jié)：左高左調(diào)、右高右調(diào)。實驗時應(yīng)調(diào)節(jié)鉤碼的懸掛位置使杠桿在水平位置靜止，目的是便于測量力臂。本實驗多次測量的目的是避免實驗的偶然性，得出普遍規(guī)律。用彈簧測力計代替杠桿一側(cè)所掛鉤碼，當測力計由豎直方向拉變成傾斜拉，要使杠桿仍保持平衡，測力計的示數(shù)會變大，是因為拉力的力臂變小。實驗數(shù)據(jù)分析。次數(shù)動力動力臂動力×動力臂阻力阻力臂阻力×阻力臂123實驗結(jié)論：動力×動力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)【探究重點】解決杠桿平衡條件的探究問題基本要領(lǐng)是：知道杠桿平衡是指杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動。實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上量出力臂。實驗結(jié)論：杠桿的平衡條件是動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂，寫成公式為F1l1＝F2l2。還可以利用動力乘以動力臂是否等于阻力乘以阻力臂來判斷杠桿平衡與否。【例題精講】(2022·廣東省·中考真題)在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：

(1)小明安裝好杠桿后，發(fā)現(xiàn)其左端下沉，如圖甲所示，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向______調(diào)節(jié)。

(2)如圖乙所示，杠桿調(diào)節(jié)平衡后，在A處懸掛3個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡，當方向為______時，拉力最小，大小為______N。

(3)課后，小明制作了一個簡易杠桿，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，然后在它兩邊恰當位置分別放上不同數(shù)量的同種硬幣，使其在水平位置再次平衡，如圖丙所示，則力臂l1：l2=______，若兩邊同時各取走―枚硬幣，則杠桿的______端將下沉。【鞏固訓(xùn)練】(2022·遼寧省沈陽市·中考真題)在“探究杠桿平衡條件”的實驗中

(1)杠桿沒掛鉤碼時需要向右調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，才能使杠桿在水平位置平衡，說明調(diào)節(jié)前杠桿的______(選填“左”或“右”)端高；

(2)小雨通過改變鉤碼數(shù)量并移動鉤碼位置，使杠桿在水平位置平衡，多做幾次實驗，將得到的數(shù)據(jù)填入表中。分析表中數(shù)據(jù)，得到杠桿平衡條件是：______；次數(shù)動力F動力臂l阻力F阻力臂l10.5202.0521.0100.52031.5103.05

(3)如圖甲所示先在杠桿左側(cè)掛4個鉤碼，后在右側(cè)A處掛3個鉤碼，根據(jù)得到的杠桿平衡條件可以判斷出杠桿的______端會下沉；

(4)小雨想用撬棒撬動地面上的石頭，O是撬棒的支點，F(xiàn)2是阻力，l2是阻力臂，如圖乙所示，為了撬動石頭，在B點施加的最小動力F1的方向是______知識點二：探究滑輪組的機械效率實驗【探究重點】原理：η=W有/W總應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S器材：除鉤碼、鐵架臺、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。注意：必須勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，目的是保證測力計示數(shù)大小不變。結(jié)論：影響滑輪組機械效率高低的主要因素有：動滑輪越重，個數(shù)越多則額外功相對就多。提升重物越重，做的有用功相對就多。摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多?！纠}精講】（2023·天津西青·二模）在“探究影響滑輪組機械效率的因素”的實驗中，小明用同一滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如表：序號動滑輪重G動/N物重G/N物體上升的高度h/cm繩端受到的拉力F/N繩端移動的距離s/cm滑輪組的機械效率η/%10.51100.63055.620.52101.03066.730.541030（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖甲種畫出滑輪組的繞繩方法；______（2）第三次實驗時，測力計示數(shù)如圖乙所示，此時繩端受到的拉力為______N，所做的有用功為______J，滑輪組的機械效率為______%；（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知：隨著物重的增大，滑輪組機械效率_____（選填“變小”、“不變”或“變大”）?！眷柟逃?xùn)練】（2021·陜西漢中·八年級期末）在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，實驗小組用如圖所示的裝置進行了實驗。實驗數(shù)據(jù)記錄如表，第3次實驗時的拉力如圖所示。實驗次數(shù)鉤碼所受的重力G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩自由端移動的距離s/cm機械效率12100.83024101.530②3610①30③（1）實驗中應(yīng)豎直向上______拉動彈簧測力計使鉤碼上升。（2）表格中編號①的數(shù)據(jù)應(yīng)為______；編號②的數(shù)據(jù)應(yīng)為______，編號③的數(shù)據(jù)應(yīng)為______。（后兩空結(jié)果均保留到0.1%）（3）比較實驗數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越______。（4）若忽略繩重和摩擦，由第1次實驗數(shù)據(jù)可得動滑輪的重力為______N。知識點三：探究斜面效率實驗斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)【探究重點】斜面是一種可以省力的簡單機械，但卻費距離。當斜面高度h一定時，斜面L越長，越省力(即F越小)；當斜面長L相同時，斜面高h越小，越省力(即F越小)；當斜面L越長，斜面高h越小時，越省力(即F越【例題精講】（2021·河南鄭州·八年級期末）小明和同學利用斜面搬運物體的過程中，提出了一個問題：“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系？”針對這個問題，他通過在斜面上拉動物體進行了探究（如圖所示），測得的實驗數(shù)據(jù)如表中所示：實驗次數(shù)斜面的傾斜程度物體重G/N物體上升高度h/m沿斜面拉力F/N物體移動距離s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率1較緩5.00.101.60.500.500.8063%2較陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55（1）沿斜面拉動物體時，應(yīng)使其做______運動；（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可求出第3次實驗中拉力所做的有用功為______J，克服摩擦力所做的額外功為______J，斜面的機械效率是______；（3）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析可知，斜面的省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越緩，越______；（4）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，對斜面機械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：在其它條件不變的情況下，______；（5）實驗完成后，小紅提出了自己的猜想，斜面的機械效率還可能和斜面的______有關(guān)?！眷柟逃?xùn)練】（2021·河南商丘·八年級期末）如圖，一木箱重480N，用沿斜面向上的拉力F將木箱勻速拉到高處，如圖甲所示。已知拉力F做的功W與木箱沿斜面運動距離s的關(guān)系如圖乙所示。整個過程的額外功是240J，則拉力=______，斜面的機械效率=______。00601強化訓(xùn)練（2021·湖北隨州·八年級期末）用如圖所示的實驗裝置測定杠桿的機械效率；實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升；（1）實驗中，測力計的示數(shù)F為______N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，若OC＝30cm，OC＝3OA，則杠桿的機械效率為______%；（2）實驗中若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機械效率的主要因素是______；（3）若只將鉤碼的懸掛點由A移至B，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將______（填“變大”、“變小”或“不變”）。（2021·陜西榆林·八年級期末）在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，小剛用如圖所示滑輪組進行了三次實驗，其中動滑輪重0.5N，實驗數(shù)據(jù)如表；實驗序號物重G/N物體上升高度h/m拉力F/N機械效率η①40.301.874.1%②60.302.676.9%③80.303.3（1）本實驗中用到的測量工具有______和彈簧測力計；（2）實驗中應(yīng)豎直向上______拉動彈簧測力計，使物體緩緩上升；（3）第③次實驗中滑輪組的機械效率為______；（結(jié)果保留至0.1%）（4）在第②次實驗中，做的額外功為______J；（5）通過分析實驗數(shù)據(jù)可以得出：同一滑輪組提升的物重增大，額外功將______，機械效率將______。（均選填“增大”、“減小”或“不變”）（2021·河北滄州·八年級期末）小明同學對“斜面的機械效率跟什么因素有關(guān)”這一課題提出了一些值得探究的猜想，斜面的機械效率跟：A斜面的傾斜程度有關(guān)；B．斜面的粗糙程度有關(guān)；C．物體受的重力有關(guān)．小剛同學為了證實其中的部分猜想是否正確，設(shè)計方案并進行了探究，下表反映了他的探究過程．（參看如圖，表中①、③兩次實驗所用斜面是相同的，設(shè)物體在斜面上做勻速直線運動）實驗次數(shù)斜面斜面粗糙程度物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率η（%）①37°粗糙20.61.711.21.7____②37°較光滑20.61.411.2____86③45°粗糙20.71.811.41.878（1）請你替小剛在上表中的空格處填上適當?shù)臄?shù)據(jù)．（2）通過對比實驗①、②數(shù)據(jù)，可驗證猜想_____（填寫字母）．（3）通過對比實驗①、③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：當斜面的粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率的值越_____．（4）若要驗證猜想C，應(yīng)控制斜面的傾斜程度和_____不改變．（2022·廣東·佛山市南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)許海初級中學模擬預(yù)測）小明利用實驗室的器材測一塊礦石的密度，他選用的器材有：天平（最大稱量為200g）、量筒、燒杯、杠桿、彈簧測力計（量程為0~5N）、細線、水。（g＝10N/kg）（1）小明同學首先進行估測，他感覺礦石比一瓶500mL的礦泉水還沉，于是他沒有直接用天平來測礦石的質(zhì)量，他的理由是______。（2）小明用如圖甲所示的方法借助杠桿來測量礦石質(zhì)量：①實驗前發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉，他應(yīng)將平衡螺母向______調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”），若未調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，就進行測量，則質(zhì)量的測量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真實值。②小明用已調(diào)節(jié)好的杠桿進行實驗，讀出的彈簧測力計示數(shù)為1.8N，則該礦石的質(zhì)量m＝______kg。（3）接著他用如圖乙所示的方法測量礦石的體積，他的做法是：①將礦石放入燒杯，往燒杯中加入適量的水，讓礦石浸沒，在水面到達的位置做上標記；②取出礦石，用量筒量取150mL水，倒入燒杯，直至達到標記位置為止，量筒中剩余的水如圖丙所示，則礦石的體積V＝______cm3，礦石的密度ρ＝______kg/m3。（2021·內(nèi)蒙古包頭·八年級期末）包頭市建筑工地上矗立的塔吊，是用電動機來帶動滑輪組提升重物的設(shè)備。如何提高滑輪組機械效率，節(jié)約電能呢？為此同學們進行了“影響滑輪組機械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖，實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示：實驗次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.370.2%440.11.30.561.5%

（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向___________拉動彈簧測力計；（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實驗是用___________圖所示裝置來完成的；（3）通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機械效率與重物上升高度___________（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；（4）通過比較___________（填實驗次數(shù)的序號）兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機械效率越高；（5）通過比較3、4兩次實驗數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，_________越重，機械效率越??；（6）為提高滑輪組機械效率節(jié)約電能，根據(jù)以上結(jié)論和生活經(jīng)驗，你建議可采取的措施有__________。A．減輕動滑輪重

B．增加所提物體重

C．機械加潤滑油

D．增加重物上升高度（2021·陜西寶雞·八年級期末）學習了機械效率知識后，某物理興趣小組的同學對“斜面的機城效率跟什么因素有關(guān)”這一課題提出了一些猜想：A．跟斜面的粗糙程度有關(guān)；B．跟斜面的傾斜程度有關(guān)；

C．跟物體的重力有關(guān)；D．跟斜面的長度有關(guān)。為了證實其中的部分猜想是否正確，小明同學設(shè)計方案并用相同材料的斜面和物塊進行探究。下表反映了他的探究過程。實驗次數(shù)傾角粗糙程度重力G/N高度h/m沿拉力F/N長s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率η/%①30°粗糙10.50.710.5A___________71②30°稍光滑10.50.610.50.683③45°粗糙10.70.910.70.9B___________（1）請你替小明在表中兩個空格處填上適當?shù)臄?shù)據(jù)。（2）通過對比___________兩次（填實驗次數(shù)的序號）實驗數(shù)據(jù)，可驗證猜想A。（3）通過對比實驗①③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：當其它條件一定時，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效越___________。（4）若要驗證猜想C，應(yīng)控制不變的量是：斜面長、斜面的傾斜程度和___________，需要改變的量是___________。（2022·福建泉州·一模）小明所在的課外興趣小組需要密度為1.15g/cm3的鹽水。（1）為檢驗配制的鹽水是否合格，小明設(shè)計了如下方案：①將天平放在水平桌面上，將游碼移至稱量標尺左端的“0”刻度線上，發(fā)現(xiàn)指針的位置如圖甲所示，則需將平衡螺母向______調(diào)節(jié)；②往燒杯中倒入適量鹽水，測出燒杯和鹽水的總質(zhì)量為______g（如圖乙所示）；③將燒杯中的部分鹽水倒入量筒中，讀出鹽水的體積（如圖丙所示）；④測出燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量為15g；⑤計算出鹽水的密度為______g/cm3。（2）為配制合格的鹽水，需要繼續(xù)向鹽水中_______（選填“加鹽”或“加水”）；（3）喜愛實驗探究的小明巧妙利用輕質(zhì)塑料袋?？潭瘸咭约笆瘔K（石頭的密度石）測鹽水的密度，實驗如圖所示：A．用細線將一直桿懸掛，調(diào)節(jié)至水平平衡，將一重物懸于支點O左側(cè)的P點；B．保持重物的懸點P不變，將石塊掛在支點O的右側(cè)并移動至直桿水平平衡，用刻度尺測得該點到O的距離l2；C．在溢水杯中裝滿鹽水，將石塊緩慢浸沒鹽水中，溢出的鹽水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中；D．保持重物的懸點P不變，將裝鹽水的輕質(zhì)塑料袋掛在支點O的右側(cè)并移動至直桿水平平衡，用刻度尺測得該點到O的距離l1；則鹽水密度鹽水=______（用字母石、L1、L2，表示）實驗中，因為塑料袋本身重量，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏______。（2021·河南南陽·八年級期末）測量如圖所示滑輪組的機械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如下表。實驗次數(shù)鉤碼重力鉤碼上升高度拉力繩端移動距離機械效率11.051521.550.81532.051.01542.0101.030(1)實驗過程中，應(yīng)緩慢拉